CN108712941B - 钢管构造件的钢管与接头的焊接方法 - Google Patents

钢管构造件的钢管与接头的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供钢管构造件的钢管(10)与接头(20)的焊接方法。所述焊接方法包括：测量工序，测量钢管(10)的制造误差；计算工序，计算出吸收了所述测量工序中测量的制造误差的钢管(10)和接头(20)的位置；以及焊接工序，在所述计算工序中计算出的钢管(10)和接头(20)的位置处焊接钢管(10)与接头(20)。

Description

钢管构造件的钢管与接头的焊接方法
技术领域
本发明涉及钢管构造件的钢管与接头的焊接方法。
背景技术
通过借助接头将钢管之间接合，能形成单个钢管以上的长度。利用这种接头的接合，通常使钢管彼此呈直线状。可是，根据设置钢管的安装现场，有时不希望钢管彼此呈直线状接合，而是希望将钢管彼此略微弯曲接合。因此，也公开了适合这种用途的接头(例如参照专利文献1)。上述专利文献1记载的接头把在钢管(管)的端部外周以一定的角度倾斜安装的管端进一步以上述角度倾斜承接。
专利文献1：日本实用新型公报实公昭46-35481号
可是，对于上述专利文献1记载的接头，在设置钢管的安装现场，用螺栓和螺母群试图将钢管与接头的倾斜调整到上述角度的2倍。这种调整的目的是吸收钢管的制造误差和安装误差。因此，上述接头不是通过与钢管以适当的位置关系进行焊接来吸收上述制造误差等，而利用螺栓和螺母群来吸收上述制造误差等。因此，钢管与接头的焊接中不考虑上述制造误差，一律将钢管和接头设置在以上述角度倾斜的位置。其结果，在钢管的制造误差等较大的情况下，产生焊接后的钢管与接头的位置关系不适当的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供能将钢管与接头以适当的位置关系焊接的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法。
为了解决上述问题，第一发明的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法包括：测量工序，测量所述钢管构造件的钢管的制造误差；计算工序，计算出以所述钢管构造件的钢管相对于所述接头倾斜插入的方式吸收了所述测量工序中测量的制造误差的钢管和接头的位置；以及焊接工序，在所述计算工序中计算出的钢管和接头的位置处焊接所述钢管与接头。
此外，第二发明的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法包括：测量工序，测量所述钢管构造件的钢管的制造误差；计算工序，计算出吸收了所述测量工序中测量的制造误差的钢管和接头的位置；以及焊接工序，在所述计算工序中计算出的钢管和接头的位置处焊接所述钢管与接头，在计算工序中计算出的钢管和接头的位置，是作为使接头从设计位置倾斜的角度的预定角度，以及钢管朝向以所述预定角度倾斜的接头插入的插入量。
而且，第三发明的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法在第二发明的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法的基础上，根据朝向与设计位置的钢管的轴垂直的方向的制造误差，计算出预定角度。
此外，第四发明的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法在第二或第三发明的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法的基础上，根据所述预定角度、朝向与设计位置的钢管的轴垂直的方向的制造误差、以及朝向与设计位置的钢管的轴平行的方向的制造误差，计算出钢管朝向以预定角度倾斜的接头插入的插入量。
按照上述钢管构造件的钢管与接头的焊接方法，由于在焊接前计算出吸收了制造误差的钢管和接头的位置，并在所述位置处焊接钢管与接头，所以能够将钢管与接头以适当的位置关系焊接。
附图说明
图1是表示由本发明实施方式的钢管构造件构成的连接钢管构造件的侧视图。
图2是表示同一连接钢管构造件的钢管构造件的钢管与连接用钢管由接头接合的断面图。
图3是表示同一钢管的制造误差导致的偏差的示意图。
图4是图3的A-A向视图。
图5是表示仅抽出同一偏差中的XY方向成分的侧视图。
图6是表示仅抽出同一偏差中的倾斜度成分的侧视图。
图7是表示仅抽出同一偏差中的Z方向成分的侧视图。
图8是表示同一钢管与接头的焊接方法的测量工序中测量的多个点的立体示意图。
图9是表示同一焊接方法的流程图。
具体实施方式
以下，说明本发明实施方式的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法。如图1所示，将钢管构造件的钢管与接头焊接是为了制造连接钢管构造件1，所述连接钢管构造件1通过将多个(图1中作为一例为两个)钢管构造件2、3由与这些钢管构造件2、3不同的钢管4(以下称为连接用钢管4)连接而构成。
首先，根据附图说明上述连接钢管构造件1的概要。
如图1所示，所述连接钢管构造件1具备：多个(图1中作为一例为两个)钢管构造件2、3；连接这些钢管构造件2、3的连接用钢管4；以及将钢管构造件2、3的钢管10与连接用钢管4接合的接头20。
通过将多条短钢管10以它们全部的轴朝向一个点(以下称为节点R)的方式放射状焊接而构成上述钢管构造件2、3。因此，上述钢管构造件2、3中，作为其构成部件的多条短钢管10彼此的焊接线非常复杂。由此，钢管构造件2、3及作为其构成部件的钢管10必然存在制造误差。
如图2所示，上述接头20例如为滑套法兰，从一侧将钢管构造件2、3的钢管10插入并焊接，并且从另一侧将连接用钢管4插入并焊接，由此将一侧的钢管10与另一侧的连接用钢管4接合。因此，上述接头20具有比上述钢管10和连接用钢管4的外径大的内径。所述内径设计成以能吸收上述制造误差的程度将钢管10和连接用钢管4倾斜插入的尺寸。此外，上述接头20包括：第一法兰21，供上述钢管构造件2、3的钢管10插入并焊接；第二法兰22，供上述连接用钢管4插入并焊接；以及螺栓和螺母群23，将上述第一法兰21和第二法兰22在圆周上的多个位置接合。
接下来，说明上述连接钢管构造件1的制造方法。
首先，在工厂中，将钢管构造件2、3的钢管10插入接头20之后，将所述钢管10与接头20(具体为第一法兰21)焊接。例如准备两个在钢管10上焊接有接头20的钢管构造件2、3之后，将上述钢管构造件2、3设置在精密的位置。与该设置并行，在一方的钢管构造件3的钢管10上焊接的接头20中插入连接用钢管4的一端部，在另一方的钢管构造件2的钢管10上焊接的接头20中插入连接用钢管4的另一端部。而后，通过将接头20(具体为第二法兰22)与连接用钢管4的两端部焊接，从而制造了上述连接钢管构造件1。随后，通过从所述连接钢管构造件1的接头20取下螺栓和螺母群23，可以把连接钢管构造件1分解为三种部件，即能成为容易搬运的状态。所述三种部件是指：钢管10上焊接有第一法兰21的钢管构造件2、3(两个)；两端部焊接有第二法兰22的连接用钢管4；以及用于将第一法兰21与第二法兰22接合的螺栓和螺母群23。将上述三种部件搬运到连接钢管构造件1的安装现场，在安装现场，将两个钢管构造件2、3的部件设置在精密的位置，并在上述钢管构造件2、3的部件之间配置连接用钢管4的部件，并且将第一法兰21和第二法兰22用螺栓和螺母群23接合。由此，在安装现场，可以在接近工厂中的精度的状态下组装连接钢管构造件1。
以下，说明上述钢管构造件3的钢管10与接头20的焊接方法，即上述连接钢管构造件1的制造方法中的钢管10与接头20的焊接方法。
如上所述，由于钢管构造件3及其钢管10存在制造误差，所以如图2和图3所示，上述钢管10与接头20不是在设计上的位置(由双点划线图示)处焊接，而是在吸收了制造误差的位置(由实线图示)处焊接。因此，上述焊接方法包括：测量上述制造误差的测量工序；计算吸收了上述制造误差的钢管10和接头20的位置的计算工序；以及在计算出的钢管10和接头20的位置处焊接钢管10和接头20的焊接工序。在此，以下说明钢管10和接头20的设计上的位置(以下称为设计位置，并由双点划线图示)和吸收了制造误差的位置(以下称为调整位置，并由实线图示)。为了便于说明，如图2和图3所示，将设计位置处的钢管10的轴向(例如水平方向)设为Z方向，将与所述Z方向垂直的方向设为XY方向(X方向和Y方向)。此外，如图4所示，X方向(例如其他水平方向)与Y方向(例如铅直方向)垂直。如图3所示，从设计位置观察的调整位置的偏差能分解为XY方向的最大偏差量p、Z方向的偏差量dz和倾斜度α。另外，如图4所示，XY方向的最大偏差量p是X方向的偏差量dx的平方与Y方向的偏差量dy的平方之和的平方根，即，{p＝√(dx2+dy2)}。如图5所示，通过调整插入量而使接头20从设计位置倾斜预定角度θ，来应对XY方向的最大偏差量p，如图6和图7所示，通过调整钢管10朝向接头20的插入量，来应对倾斜度α和Z方向的偏差量dz。利用这些应对，来吸收上述制造误差。
在上述测量工序中，用三维测量仪测量钢管构造件3的钢管10的端部处的多个点的位置。上述多个点任意选择，但是例如从精度的角度考虑，优选包含在钢管10的外周上等间距选择的点。如图8所示，这样选择的多个点在钢管10的端部的外周上例如为Y方向最大的a点、X方向最大的b点、Y方向最小的c点、X方向最小的d点、以及所述钢管10的轴与包含上述a～d点的面的交点亦即o点。此时，由三维测量仪测量的值是图8所示的a～d点分别在Z方向的偏差量dz(a)、dz(b)、dz(c)、dz(d)，以及图4所示的o点在XY方向的各偏差量dx、dy。
在上述计算工序中，根据上述测量工序中测量的a～d点在Z方向的偏差量dz(a)～dz(d)和o点在XY方向的各偏差量dx、dy，计算出使接头20从设计位置倾斜的预定角度θ，以及钢管10的a～d点朝向接头20的插入量。
具体进行说明，如图5所示，根据另一方的钢管构造件2的从节点R至o点的设计位置为止的长度L以及o点在XY方向的最大偏差量p，利用反正切函数计算出使接头20从设计位置倾斜的预定角度θ。在此，从另一方的钢管构造件2和连接用钢管4的设计位置可知上述长度L，从o点在XY方向的各偏差量dx、dy计算出o点在XY方向的最大偏差量p。另一方面，仅根据o点在XY方向的最大偏差量p临时计算出钢管10的a～d点朝向接头20的插入量，在此基础上利用考虑了a～d点在Z方向的偏差量dz(a)～dz(d)的修正，计算出钢管10的a～d点朝向接头20的插入量。上述临时计算中，根据上述预定角度θ和因图4所示的o点的偏差而产生的角度ω(面内位移最大的钢管10的角度ω)，求出钢管10的a～d点朝向接头20的暂定插入量。上述修正中，通过在上述暂定插入量上加上a～d点在Z方向的偏差量dz(a)～dz(d)，求出钢管10的a～d点朝向接头20的精密插入量。另外，上述计算工序中例如采用表计算用的软件等。
在上述焊接工序中，根据上述计算工序中计算出的预定角度θ和精密插入量，使接头20从设计位置倾斜，并且将钢管构造件3的钢管10插入接头20，将钢管10与接头20组合后焊接。在所述焊接中，根据需要用焊珠填埋钢管10与接头20之间的间隙。
以下，利用图9所示的流程图，说明上述钢管构造件3的钢管10与接头20的焊接方法。
在所述焊接方法中，如图9所示，首先作为测量工序，由三维测量仪测量a～d点在Z方向的偏差量dz(a)～dz(d)，以及o点在XY方向的各偏差量dx、dy(参照图9的步骤S1)。接着作为计算工序，根据另一方的钢管构造件2的从节点R至o点的设计位置为止的长度L和测量出的o点在XY方向的各偏差量dx、dy，计算出使接头20从设计位置倾斜的预定角度θ(参照图9的步骤S2)。根据计算出的预定角度θ和因o点的偏差而产生的角度ω，临时计算出钢管10的a～d点朝向接头20的暂定插入量(参照图9的步骤S3)。根据a～d点在Z方向的偏差量dz(a)～dz(d)，把临时计算出的钢管10的a～d点朝向接头20的暂定插入量修正为精密插入量(参照图9的步骤S4)。最后作为焊接工序，使接头20从设计位置以计算出的预定角度θ倾斜，并且将钢管10以计算出的精密插入量插入接头20之后，将钢管10与接头20焊接(参照图9的步骤S5)。
如此，按照上述钢管构造件3的钢管10与接头20的焊接方法，由于在焊接前计算出吸收了制造误差的钢管10和接头20的位置，在所述位置处焊接钢管10与接头20，因此可以将钢管10与接头20以适当的位置关系焊接。
此外，焊接前计算出的位置是使接头20从设计位置倾斜的预定角度θ，以及钢管10朝向以所述预定角度θ倾斜的接头20插入的插入量，因此使钢管10和接头20容易在所述位置对准，其结果，可以将钢管10与接头20以更适当的位置关系焊接。
而且，由于根据o点在XY方向的最大偏差量p计算出上述预定角度θ，因此焊接前计算出的位置更适当，其结果，可以将钢管10与接头20以更适当的位置关系焊接。
此外，由于根据上述预定角度θ、上述最大偏差量p和钢管10的端部的多个点在Z方向的偏差量，计算出钢管10朝向以上述预定角度θ倾斜的接头20插入的插入量，因此焊接前计算出的位置更适当，其结果，可以将钢管10与接头20以更适当的位置关系焊接。
而且，在上述实施方式中，说明了钢管构造件2、3由多条短钢管10放射状焊接而构成，然而对于构造件而言，只要是具有焊接于接头20的钢管10即可。
此外，在上述实施方式中，说明了接头20为滑套法兰，但是只要从一侧将钢管构造件2、3的钢管10以吸收制造误差程度的倾斜度插入并焊接，从而将一侧的钢管10与另一侧的钢构造物接合即可。
而且，在上述实施方式中，说明了长度L从另一方的钢管构造件的节点R至o点的设计位置为止，但是也可以是从穿过所述节点R的Z方向上的其他点至o点的设计位置为止。

Claims (4)

1.一种钢管构造件的钢管与接头的焊接方法，其特征在于，包括：
测量工序，测量所述钢管构造件的钢管的制造误差；
计算工序，计算出以所述钢管构造件的钢管相对于所述接头倾斜插入的方式吸收了所述测量工序中测量的制造误差的钢管和接头的位置；以及
焊接工序，在所述计算工序中计算出的钢管和接头的位置处焊接所述钢管与接头。
2.一种钢管构造件的钢管与接头的焊接方法，其特征在于，包括：
测量工序，测量所述钢管构造件的钢管的制造误差；
计算工序，计算出吸收了所述测量工序中测量的制造误差的钢管和接头的位置；以及
焊接工序，在所述计算工序中计算出的钢管和接头的位置处焊接所述钢管与接头，
在计算工序中计算出的钢管和接头的位置，是作为使接头从设计位置倾斜的角度的预定角度，以及钢管朝向以所述预定角度倾斜的接头插入的插入量。
3.根据权利要求2所述的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法，其特征在于，根据朝向与设计位置的钢管的轴垂直的方向的制造误差，计算出预定角度。
4.根据权利要求2或3所述的钢管构造件的钢管与接头的焊接方法，其特征在于，根据所述预定角度、朝向与设计位置的钢管的轴垂直的方向的制造误差、以及朝向与设计位置的钢管的轴平行的方向的制造误差，计算出钢管朝向以预定角度倾斜的接头插入的插入量。
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